ZigBee于数字智能生活的家居应用

本文作者:admin       点击: 2011-08-10 00:00
前言:

ZigBee在能源管理的应用

由于原油的价格持续上涨,能源取得的成本相对提高,使得各国政府重新重视能源的重要性。为了有效的运用电力资源,智能电网产生了庞大的市场商机,根据美国能源部的报告指出,投资智能电网产业预估会有4倍的获利,也因此,美国计划在未来20年内陆续投资1,650亿美元,而欧盟也要求成员国在2022年前将电表全部更换为智能电表。

● 智能节能

台湾电信营运商龙头中华电信也预估2010年全台湾地区的智能节能市场潜在利益约可达27亿元,客户主要以学校、医院、旅馆和小区为主。今年下半年,台湾能源局开始针对全台湾地区乡、镇、县、市政府的太阳能规划案陆续发包,主要是监控热水和空调的使用,标案总额高达10亿台币。

由于能源管理的应用环境,大都不容易布线,因此无线感测网络通信技术成为市场首选,加上ZigBee从2007年开始应用在自动读表市场,因此,能源管理顺势成为ZigBee最佳的发挥舞台。

以ZigBee技术作为AMI的通信技术,全球各地已经有实际应用例子,例如丹麦电力公司NESA、能源大厂Itron及华立仪表集团等。而台湾地区为了推动智能电网建置,于2010年6月正式启动”智能型电表基础建设推动方案”(Advanced Metering Infrastructure,AMI)布建计划。在智能电网及智能型电表商业运作后,高耗能的空调产品、照明及电器将是应用耗能量测技术的下一项产品,而发展的技术包含感测网络、嵌入式耗能量测模块及交互式控制软件。

以节能家电开发强国日本为例,1973年的第1次石油危机发生后,日本于1979年制定了节能法,采取了多种多样的节能对策,但2007年日本的家庭能源消费量还是比1973年增长了2.2 倍,主要是因为家电产品降低耗电已经达到瓶颈,例如冰箱及空调产品,其马达、压缩机及变频器等关键部件,虽然不断提高效率,但大多数情况下,单个部件最高也只能改善几个百分点的效率。因此除了提高电器的效率,再配合感测网络技术关掉无人房间的灯或是提高空调温度,将会更容易降低耗电量。

ZigBee在物联网的应用

在M2M服务应用上,ZigBee技术除了广泛应用于智能电网,近期一直被提及的物联网,也是其聚焦的市场之一。在物联网的概念之下,包括智能家电遥控器、医疗电子与物流等,都可以采用”机器与机器(Machine to Machine,M2M)”的控制方式,因此,M2M的应用成为ZigBee技术发展中,另一个待发展的重要市场。

● 物流产业
以物流产业为例,RFID的技术被视为取代条形码的新技术,但经过多年的推广,RFID的成本及辨识率仍旧无法达到默认的目标,因此以ZigBee的无线技术应用于条形码机,开发出”可移动式”的条形码机,以读取低成本的条形码,成为ZigBee在M2M应用的新市场。目前iBall、IDC、Meteor及Option都已经以ZigBee模块取代Barcode的连接线,推出一系列的产品,开发新的应用市场。

● 空调
由于空调需要在舒适及节能两者之中找到平衡点,因此利用ZigBee配合各种传感器,架构家庭自动化的M2M控制,可以降低30%以上的耗电量。日本松下新一代的冷气机,运用了人体传感器、照度传感器及超音波传感器,配合外部的温度传感器,建立M2M的控制架构。利用照度传感器建立冷气机和窗帘互动策略;利用人体传感器、超音波传感器及外部的温度传感器,除了可以随时调整温度及风向以外,还可以和其他区域的冷气机通信,依据用户的所在位置,调节建筑物中不同位置冷气机的运作策略。

● 交互式软件
M2M的交互式软件,也是服务应用的重要项目之一,由于交互式软件是整个系统运作的运作法则,因此开发软件的厂商需要有感测网络及产品应用的实务经验。台湾工研院将”感测网络结合耗能量测模块”,配合”交互式控制软件”应用于连锁商店的节能监控系统,除了记录用电情况,还可以提供主动式节能管理的机制。在整个连锁商店的耗能中,照明及空调等的用电量约占全店用电量的45%。这些高耗电的设备以感测网络串联成”群组控制”,则照明可以依据室外亮度实时调整亮度,以节省用电;空调温度的控制策略,除了依据空调机的变频策略控制以外,更可以藉由计算机结合感测网络,依据室外温度,建立室内外温度的相依函数,自动调整室内温度,使其控制在的舒适且节能的温度之内,达到节能的目标。

● 产品服务
随着各国人民生活水平的提升,企业所支付的人事薪资也水涨船高,因此缩短产品的维修工时,以减少企业支出,直接影响企业的获利;企业为提高质量形象,产品保固期大幅延长,除了确保产品质量以外,提升产品的维修效率也相对重要;由于技术的精进,同业竞争压力加大,产品生命周期缩短,维修人员要了解的维修知识及技术增加许多,造成一次完修的压力大增。而产品维修服务质量,不仅考验着企业的品项运筹能力,同时也关系着企业商誉及用户信心。因此善用ZigBee技术于产品服务,在消费性电子产品日益增加的今日,成为一个有效的解决方式。

ZigBee在维修的应用,初期会集中在设备厂商,例如电信业者的无人机房。在台湾的电信机房,大都位于大楼的顶楼,平时无人看管,且室内电信设备运转时发热量高,因此空调设备必须24小时运转,以确保机房能正常运转,所以一旦空调设备故障,设备维修厂商必须要实时了解问题、提出对策及确保服务备品的供应,以使机房稳定运转。再加上台湾电信机房的建置,易受到当地居民的”特别关注”,因此利用ZibBee结合感测部件及MCU达成技术”隔空诊断”,以”隔空诊断”创新的维修方法,确保机房持续稳定的运作。